הקוואזר הכי מסיבי שידוע ביקום המוקדם התגלה במצפה קק בהוואי ועכשיו לקוואזר השני הכי רחוק שהתגלה אי פעם יש עכשיו שם בשפת בני הוואיי
International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld
אסטרונומים גילו את הקוואזר השני הכי רחוק שהתגלה אי פעם באמצעות שלושה מצפים במאונקיאה בהוואי: מצפה וו. מ. קק, המצפה הבינ"ל ג'מיני, תוכנית של NOIRLab של NSF, וטלסקופ האינפרא אדום הבריטי (UKIRT) שבבעלות האוניברסיטה של הוואי. זה הקוואזר הראשון שקיבל שם הוואיי מקומי, Pōniuāʻena, שמשמעו "מקור בריאה מסתובב בלתי נראה, מוקף בזוהר" בשפה ההאוואית.
Pōniuā`ena הוא הוא הקוואזר השני בלבד שהתגלה עד כה במרחק שמחושב כהיסט לאדום קוסמולוגי גדול מ-7.5 והוא מארח חור שחור שגודלו כפול מזה של הקוואזר האחר שידוע באותה תקופה. קיומם של החורים השחורים המסיביים האלה בזמנים כל כך מוקדמים מאתגר את התיאוריות הנוכחיות על האופן שבו חורים שחורים על-מסיביים נוצרו והתפתחו ביקום הצעיר. המחקר התקבל לכתב העת The Astrophysical Journal Letters.
קוואזרים הם העצמים הכי אנרגטיים ביקום שמניעים אותם החורים השחורים העל-מסיביים שלהם ומאז שהתגלו, האסטרונומים להוטים לקבוע מתי הם הופיעו לראשונה בהיסטוריה הקוסמית שלנו. באמצעות חיפוש שיטתי אחרי העצמים הנדירים האלה בסקרי שמיים של אזורים רחבים, אסטרונומים גילו את הקוואזר הכי רחוק (ששמו J1342+0928) ב-2018 ועכשיו את השני הכי רחוק, Pōniuā`ena (או J1007+2115, בהיסט לאדום 7.515). האור שנראה מ-Pōniuā`ena נע בחלל במשך יותר מ-13 מיליארד שנים מאז שעזב את הקוואזר, 700 מיליון שנה בלבד אחרי המפץ הגדול.
תצפיות ספקטרוסקופיות ממצפה קק וממצפה ג'מיני מראות שהחור השחור העל-מסיבי שמניע את Pōniuā`ena מסיבי פי 1.5 מיליארד מהשמש שלנו.
"Pōniuā`ena הוא העצם הכי רחוק הידוע ביקום שמארח חור שחור שגודלו יותר ממיליארד מסות שמש", אמר ג'יניי יאנג, עמית מחקר פוסט דוקטורט במצפה סטיוארד של האוניברסיטה של אריזונה והמחבר המוביל של המחקר.
International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld
כדי שחור בגודל כזה ייווצר כל כך מוקדם ביקום, הוא צריך להתחיל כחור שחור "ראשוני" בגודל של 10,000 מסות שמש כ-100 מיליון שנים אחרי המפץ הגדול, בניגוד להתפתחות מחור שחור הרבה יותר קטן שנוצר על ידי קריסה של כוכב אחד. "איך היקום יכול ליצור חור שחור מסיבי כל כך מוקדם בהיסטוריה שלו?", אמר שיאהוי פאן, פרופסור ריג'נטס וסגן מנהל המחלקה לאסטרונומיה באוניברסיטה של אריזונה. "התגלית הזאת מציגה את האתגר הגדול ביותר עד היום לתיאוריה של ההיווצרות וההתפתחות של חורים שחורים ביקום המוקדם".
לפי התיאוריה הנוכחית הולדת הכוכבים והגלקסיות כפי שאנחנו מכירים אותם התחילה בעידן היוניזציה מחדש, החל מכ-400 מיליון שנים אחרי המפץ הגדול. חושבים שההתפתחות של החורים השחורים הענקיים התרחשה באותו העידן בהיסטוריה של היקום.
הגילוי של קוואזרים כמו Pōniuā`ena, עמוק בעידן היוניזציה מחדש, הוא צעד גדול להבנת התהליך הזה של יוניזציה מחדש וההיווצרות של החורים השחורים העל-מסיביים והגלקסיות המסיביות המוקדמים. Pōniuā`ena הציב הגבלות חדשות וחשובות על ההתפתחות של החומר בין הגלקסיות (התווך הבין גלקטי) בעידן היוניזציה מחדש.
"Pōniuā`ena משמש כמגדלור קוסמי. כשהאור שלו נע במסע הארוך אל כדור הארץ, הספקטרום שלו משתנה על ידי גז מפוזר בתווך הבין גלקטי שמאפשר לנו לאתר במדויק מתי עידן היוניזציה מחדש התרחש", אמר המחבר השותף ג'וזף הינאווי, פרופסור במחלקה לפיזיקה באוניברסיטה של קליפורניה, סנטה ברברה.
מתודולוגיה
הצוות של יאנג זיהה בתחילה את Pōniuā`ena כקוואזר אפשרי אחרי שסרק בקפדנות סקרים של אזורים רחבים כגון סקר חצי הכדור של UKIRT ונתונים מהטלסקופ Pan-STARRS1 של המכון לאסטרונומיה של האוניברסיטה של הוואי באי מאווי.
ב-2019 בחוקרים צפו בעצם באמצעות מכשיר ה-GNIRS של מצפה ג'מיני וגם באמצעות הספקטוגרף NIRES של מצפה קק כדי לאשר את קיומו של Pōniuā`ena.
"מהנתונים הראשוניים מג'מיני נראה שזאת כנראה תהיה תגלית חשובה. לצוות שלנו היה זמן צפייה מתוכנן בקק כמה שבועות בלבד מאוחר יותר, בתזמון מושלם לצפות בקוואזר החדש באמצעות הספקטוגרף NIRES של קק כדי לאשר ההיסט לאדום המאוד גבוה שלו ולמדוד את המסה של החור השחור שלו", אמר המחבר השותף ארון בארת,
פרופסור במחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה באוניברסיטה של קליפורניה, אירוויין.
עוד בנושא באתר הידען: